ES2291814T3

ES2291814T3 - Cateter sensible a la curbatura.

Info

Publication number: ES2291814T3
Application number: ES04077532T
Authority: ES
Inventors: Ben-Haim Shlomo
Original assignee: Biosense Webster Inc
Current assignee: Biosense Webster Inc
Priority date: 1997-01-03
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 2008-03-01
Anticipated expiration: 2017-12-31
Also published as: CA2247992A1; IL126015A; JP2000508224A; EP0893967A4; IL126015A0; EP0901341B1; DE69728142D1; JP3949729B2; DK0901341T3; DK1491139T3; EP0901341A4; DK0893967T3; PT893967E; CA2247942C; DE69732523T2; PT1491139E; ATE261700T1; DE69732523D1; AU741737B2; DE69728142T2

Abstract

Aparato de sonda invasivo para uso con un campo magnético aplicado externamente, comprendiendo la sonda: una sonda (20) alargada y flexible que tiene una parte distal contigua a un extremo (22) distal de la misma, para su inserción en el cuerpo de un sujeto, adoptando dicha parte una forma curvada predeterminada cuando se aplica una fuerza a la misma; un primer sensor (28) fijo a la parte distal de la sonda (20) en una posición conocida respecto del extremo (22) distal, generando dicho sensor en uso señales, siendo el primer sensor (28) un sensor sensible a un campo magnético como primer elemento sensor de posición para la generación de una primera señal que permite la determinación de las coordenadas de posición y de orientación del primer elemento sensor de posición, definiendo dicha primera señal una señal de coordenadas de posición y de orientación; y circuitería (36) de tratamiento de señales, adaptada para recibir la señal de coordenadas de posición y de orientación y para tratarla yhallar las coordenadas de posición y de orientación de al menos el primer sensor (28). en el que la sonda (20) comprende un miembro longitudinal resiliente; caracterizado porque: la sonda (20) comprende además un segundo sensor (80) fijo a la parte distal de la sonda (20) en una posición conocida respecto del extremo (22) distal, generando también el segundo sensor (80) en uso señales, siendo el segundo sensor (80) un elemento de detección de curvados sensible a la fuerza para la generación de una segunda señal en respuesta a una fuerza ejercida al curvar la sonda (20), definiendo dicha segunda señal una señal de curvado; estando también la circuitería (36) de tratamiento de señales adaptada para recibir la señal de curvado y tratarla con las coordenadas de posición y de orientación del primer sensor para determinar las localizaciones de una pluralidad de puntos a lo largo de la longitud de la parte distal de la sonda (20); y en el que el elemento (80) de detección de curvados comprende tres cristales (82, 84, 86) piezoeléctricos, teniendo cada cristal (82, 84, 86) un eje, en el que los ejes son ortogonales entre sí.

Description

Catéter sensible a la curvatura.

Campo de la invención

La presente invención se refiere generalmente a sistemas de diagnosis y terapia cardiacos, y específicamente a sondas médicas invasivas que pueden utilizarse para cartografiar las superficies interiores del corazón.

Antecedentes de la invención

Los catéteres cardiacos sensibles a la posición son conocidos en la técnica. Generalmente, dichos catéteres se insertan percutáneamente y se introducen a través de uno o más vasos sanguíneos principales hacia el interior de una cámara del corazón. Un dispositivo sensible a la posición situado en el catéter, típicamente cerca del extremo distal del catéter, produce señales que se utilizan para determinar la posición del dispositivo (y por lo tanto del catéter) con respecto a un marco de referencia que se fija ya sea en el exterior del cuerpo o en el propio corazón. El dispositivo sensible a la posición puede ser activo o pasivo y puede funcionar generando o recibiendo campos de energía eléctrica, magnética, o ultrasónica u otras formas adecuadas de energía conocidas en la técnica.

La Patente Estadounidense 5.391.199 describe un catéter sensible a la posición que comprende una bobina sensora en miniatura contenida en el extremo distal del catéter. La bobina genera señales eléctricas en respuesta a unos campos magnéticos aplicados externamente, que son creados por unas bobinas generadoras de campo situadas fuera del cuerpo del paciente. Las señales eléctricas se analizan para determinar las coordenadas tridimensionales de la posición de la bobina.

La publicación de la patente PCT Nº WO96/05768, presentada el 24 de enero de 1995, cuyas revelaciones constituyen la base del preámbulo de la reivindicación 1 adjunta a la presente, describe un catéter sensible a la posición que comprende una pluralidad de bobinas sensoras en miniatura, preferiblemente no concéntricas, sujetas a su extremo distal. Al igual que en la Patente 5.391.199, las señales eléctricas generadas por estas bobinas en respuesta a un campo magnético aplicado externamente se analizan para determinar, en una realización preferente, las coordenadas en seis dimensiones de la posición y orientación de las bobinas.

Se pueden colocar múltiples dispositivos sensibles a la posición, con una relación espacial conocida y fijos entre sí en o contiguos al extremo distal de un catéter como se describe, por ejemplo, en la Solicitud de Patente PCT Nº PCT/IL97/00009. Esta solicitud describe un catéter que tiene en su extremo distal una estructura sustancialmente rígida a la cual están fijos uno o más sensores de posición. Los sensores se utilizan para determinar la posición y la orientación de la estructura, preferiblemente para utilizarla en el cartografiado de la actividad eléctrica del corazón. Aunque la estructura propiamente dicha es sustancialmente rígida, el resto del catéter es generalmente flexible, y los sensores de posición no proporcionan información de coordenadas relativa a punto alguno del catéter proximal a la estructura.

La publicación de la PCT WO95/04938 describe una bobina sensora de campos magnéticos en miniatura y un procedimiento para determinar remotamente la situación de la bobina. La bobina sensora puede ser utilizada para determinar la configuración espacial o el recorrido de un endoscopio flexible dentro del cuerpo de un sujeto de una de dos maneras: (1) pasando la bobina a través de un lumen interior del endoscopio, por ejemplo, el tubo de biopsia del endoscopio, y rastreando externamente la situación de la bobina mientras se mantiene estacionario el endoscopio; o (2) distribuyendo una pluralidad de bobinas, preferiblemente una docena aproximadamente, a lo largo de la longitud del endoscopio y determinando la situación de todas las bobinas. Las coordenadas de posición determinadas para cada situación de la bobina (cuando se utiliza una única bobina) o para todas las bobinas (cuando se utiliza la pluralidad de bobinas) se agrupan para reconstruir por interpolación la configuración espacial del endoscopio dentro de los intestinos, por ejemplo, del sujeto, y estimar así la correspondiente configuración espacial de los intestinos.

La precisión de este endoscopio en la estimación de la configuración espacial de los intestinos depende de que se disponga de un número relativamente grande de mediciones de posición y/o de bobinas. El paso de la bobina (u otro elemento sensor) a través de un lumen del endoscopio lleva tiempo y no es físicamente práctico con sondas delgadas, tales como los catéteres cardiacos que deben ser pasados a través de vasos sanguíneos. Sin embargo, el uso de un gran número de bobinas aumenta indeseablemente el peso y el coste del catéter y reduce su flexibilidad.

La Patente Estadounidense 5.042.486 describe un procedimiento para la localización de un catéter dentro del cuerpo de un sujeto, generalmente dentro de un vaso sanguíneo, rastreando la posición de un trasmisor o receptor electromagnético o acústico situado en la punta del catéter. Las lecturas de posición se registran con una imagen de rayos X del vaso sanguíneo. Sin embargo, este procedimiento sólo es práctico cuando el catéter se desplaza por el interior de un vaso u otra estructura fisiológica que define un canal estrecho dentro del cual queda limitado el movimiento del catéter.

La publicación de la PCT WO92/03090 describe un sistema de sonda, tal como un endoscopio, que incluye bobinas sensoras montadas en posiciones espaciadas a lo largo de la sonda. Un conjunto de antenas situadas cerca de la sonda son excitadas por señales eléctricas de C.A. para inducir señales de voltaje correspondientes en las bobinas sensoras. Estas señales se analizan para determinar las coordenadas tridimensionales de las bobinas. La situación de los puntos a lo largo de la sonda entre un par de bobinas sensoras puede ser determinada por interpolación entre las respectivas coordenadas de las bobinas.

La Patente Estadounidense 5060632 describe un aparato endoscópico que tiene potenciómetros provistos para curvar piezas de una parte flexible del endoscopio y detectar el grado de curvado de la parte flexible.

Sumario de la invención

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un catéter generalmente flexible, para su inserción en el cuerpo de un sujeto, en el cual el recorrido y/o la posición del catéter dentro del cuerpo se determinan utilizando un número mínimo de sensores fijos al catéter.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un catéter que tiene una parte distal que adopta una forma o curvatura predeterminada, dependiendo de una fuerza aplicada al mismo, y un procedimiento para determinar el recorrido de la parte distal en el interior del cuerpo.

Otro objetivo más de la presente invención es poder determinar el recorrido del catéter dentro de cavidades del cuerpo en las que el catéter se mueve libremente en tres dimensiones y no solamente dentro de lúmenes limitativos como en la técnica anterior.

De acuerdo con la presente invención, se provee un aparato de sonda invasiva como se define en la reivindicación 1. El aparato comprende una sonda flexible que tiene un extremo distal para su inserción en el cuerpo de un sujeto, comprende primero y segundo sensores fijos en posiciones respectivas conocidas a lo largo de una parte generalmente distal de la longitud del catéter en una relación entre sí y respecto del extremo distal conocida. La parte distal del catéter es suficientemente elástica para adoptar una forma curvada predeterminada cuando se aplica una fuerza al mismo. Al menos uno de los sensores es un sensor de posición que genera señales en respuesta a las coordenadas de la posición del mismo. Las salidas del primero y segundo sensores se procesan conjuntamente para determinar la curvatura de la parte del catéter y obtener las posiciones de una pluralidad de puntos a lo largo de la longitud de la parte distal, dentro del cuerpo del sujeto.

El al menos un sensor de posición comprende una bobina sensible a los campos magnéticos, preferiblemente como la descrita en la patente 5.391.199 antes mencionada, o, más preferiblemente, una pluralidad de dichas bobinas, como se describe en la publicación de la PCT WO96/05768 antes mencionada. La pluralidad de bobinas permite determinar coordenadas de posición y orientación en seis dimensiones. Alternativamente, dentro del cuerpo del sujeto, se puede utilizar cualquier sensor de posición adecuado conocido en la técnica, tal como los sensores eléctricos, magnéticos o acústicos.

En algunas de estas realizaciones preferentes, el catéter tiene una elasticidad que es generalmente constante a lo largo de al menos una parte de su longitud, por ejemplo, debido al refuerzo interno del catéter con un miembro longitudinal elástico, de manera conocida en la técnica. En este caso, ausente una deformación significativa del catéter a causa de fuerzas externas, las coordenadas de posición y orientación conocidas del primero y segundo elementos sensores de posición, determinadas cono se describió anteriormente, son suficientes para establecer la curvatura del catéter entre los elementos.

El segundo sensor comprende un sensor de curvado que genera señales en respuesta al radio de curvatura del catéter cerca del mismo. El sensor de curvado comprende uno o más sensores piezoeléctricos que generan señales eléctricas proporcionales a la fuerza o par ejercida sobre el mismo cuando el catéter se curva.

Además, el catéter puede incluir un mecanismo de curvado controlado por el usuario, tal como un cable de tracción u otro mecanismo conocido en la técnica, o mecanismos de curvado de otros tipos como los descritos en la solicitud de PCT nº. PCT/IL97/00159. Preferiblemente, el mecanismo de curvado se calibra de manera que el radio de curvatura del catéter cerca del mismo sea conocido, y se usa en la determinación de las posiciones de la pluralidad de puntos a lo largo del catéter.

En algunas realizaciones preferentes de la presente invención, el catéter incluye sensores fisiológicos tales como electrodos detectores electrofisiológicos o, adicional o alternativamente, dispositivos terapéuticos tales como electrodos de ablación, en algunos o toda la pluralidad de puntos situados a lo largo de su longitud. Dichas realizaciones son particularmente útiles, por ejemplo, en la diagnosis y tratamiento de vías de conducción eléctrica anormales en el corazón. Además, en la solicitud provisional de Patente Estadounidense Nº 60/034.704 se describen dispositivos y procedimientos para uso de acuerdo con estas realizaciones preferentes.

Aunque las realizaciones preferentes están descritas en este documento con referencia a ciertos tipos de sensores de posición y orientación, los principios de la presente invención pueden ser llevados a efecto en catéteres que incluyan otros tipos y combinaciones de dichos sensores, como es sabido en la técnica. Generalmente es innecesario determinar las coordenadas de posición y orientación de los sensores en seis dimensiones. Es suficiente, por ejemplo, que el primer sensor de posición proporcione datos de posición y orientación en cinco dimensiones (para determinar sus coordenadas tridimensionales de traslación y las dos dimensiones rotacionales de azimut y elevación), y que el segundo sensor de posición proporcione información de posición tridimensional. En estas condiciones, pueden determinarse las posiciones de la pluralidad de puntos situados a lo largo del catéter, según se describió anteriormente.

Aunque en la presente se describen realizaciones preferentes con referencia a ciertos tipos de sensores de posición y orientación, los principios de la presente invención pueden ser implementados en catéteres que incluyan otros tipos y combinaciones de dichos sensores, como es sabido en la técnica. Generalmente, es innecesario determinar coordenadas de posición y orientación de sensores en seis dimensiones. Es suficiente, por ejemplo, que el primer sensor de posición proporcione datos de posición y orientación en cinco dimensiones (para determinar sus coordenadas traslacionales en tres dimensiones y el azimut y elevación rotacionales en dos dimensiones), y que el segundo sensor de posición proporcione información posicional en dos dimensiones. En estas condiciones, se pueden determinar las posiciones de la pluralidad de puntos a lo largo del catéter, como se describió anteriormente.

Aunque las realizaciones preferentes de la presente invención se describen generalmente en la presente con referencia a uno o dos sensores de posición y/o un solo sensor de curvado, se puede apreciar que los principios de la invención que materializan pueden ser aplicados de manera análoga a catéteres, u otras sonda, que tengan una pluralidad de sensores de posición y/o una pluralidad de sensores de curvado. Preferiblemente, sin embargo, el número de dichos sensores se mantiene al mínimo necesario para lograr la precisión de determinación deseada de la pluralidad de puntos a lo largo de la longitud del catéter, generalmente a lo largo de la parte del catéter contigua al extremo distal del mismo.

Además, aunque las realizaciones preferentes descritas en este documento hacen referencia a catéteres, y particularmente a catéteres intracardiacos, se apreciará que los principios de la presente invención pueden aplicarse análogamente a otros tipos de sondas médicas flexibles, tales como endoscopios.

Por consiguiente, de acuerdo con una realización preferente de la presente invención, se provee un aparato de sonda invasiva que incluye:

: una sonda alargada flexible que tiene una parte distal contigua al extremo distal de la misma, para su inserción en el cuerpo de un sujeto, adoptando dicha parte una forma curvada predeterminada cuando se aplica una fuerza a la misma;

: primero y segundo sensores, fijos a la parte distal de la sonda en posiciones conocidas respecto del extremo distal, dichos sensores generan señales en respuesta al curvado de la sonda; y

: circuitería de tratamiento de señales, que recibe las señales en respuesta al curvado y las procesa para determinar las coordenadas de posición y orientación de al menos el primer sensor y para determinar las localizaciones de una pluralidad de puntos a lo largo de la longitud de la parte distal de la sonda.

Preferiblemente, el primer sensor comprende tres bobinas que generan señales en respuesta a un campo magnético aplicado externamente.

Preferiblemente, la sonda tiene una elasticidad generalmente constante a lo largo de la longitud de la parte distal de la misma e incluye un miembro longitudinal elástico.

Preferiblemente, las coordenadas de posición y orientación determinadas por la circuitería de tratamiento de señales incluyen coordenadas de posición en seis dimensiones y de orientación.

El segundo sensor incluye un elemento detector de curvado que genera señales en respuesta a una dirección de curvado de la sonda.

El elemento sensor de curvado incluye tres cristales piezoeléctricos teniendo cada cristal un eje, en el que los ejes son ortogonales entre sí.

La sonda puede incluir también un sensor de fibra óptica o sensor de estiramiento como elemento detector de curvado adicional.

Preferiblemente, la circuitería de tratamiento de señales determina un radio de curvatura de la sonda o, alternativa o adicionalmente, un radio y un paso de una forma helicoidal descrita por la sonda.

Preferiblemente, la sonda comprende un dispositivo de desvío dentro de la parte distal de la misma.

La presente invención podrá ser entendida más completamente con la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferentes de la misma, tomada junto con los dibujos en los que:

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema de catéter sensible al curvado;

la Figura 2A es una ilustración esquemática de una parte del catéter mostrado en la Figura 1, en una primera configuración curvada;

la Figura 2B es una ilustración esquemática de una parte del catéter mostrado en la Figura 1, en una segunda configuración retorcida;

la Figura 3 es una ilustración esquemática que muestra un catéter sensible al curvado; y

la Figura 4 es una ilustración esquemática, parcial y en sección, que muestra un catéter sensible al curvado, de acuerdo con la presente invención.

Descripción detallada de realizaciones preferentes

Se hace referencia ahora a la Figura 1 que ilustra un catéter 20 sensible al curvado. El catéter 20 incluye un extremo 22 distal que, preferiblemente, se inserta en el corazón de un sujeto, y un extremo 24 proximal que está acoplado a una consola 26 de control.

Contiguo al extremo distal 22, el catéter 20 incluye un primer elemento 28 sensor de posición y, proximal al mismo, un segundo elemento 30 sensor de posición que sirve para hacer posible la determinación de un ángulo de curvatura del catéter 20, según se describirá a continuación. Preferiblemente, cada uno de los elementos 28 y 30 comprende tres bobinas no concéntricas sustancialmente ortogonales, según se describe en la publicación PCT WO96/05768 mencionada anteriormente, que generan señales en respuesta a campos magnéticos aplicados por los generadores 32 de campo. Estas señales son transportadas mediante cables 34 a la circuitería 36 de computación y tratamiento de señales de la consola 26, la cual, preferiblemente, proporciona también señales de excitación y control a los generadores 32. La circuitería 36 analiza las señales, según se describe con mayor detalle en la publicación PCT, para determinar las coordenadas en seis dimensiones de traslación y orientación de los elementos 28 y 30 con respecto a un marco de referencia establecido por los generadores 32.

Alternativamente, es suficiente que uno de los elementos 28 ó 30 comprenda tres de dichas bobinas, y que el otro elemento comprenda una sola bobina, según se describe en la Patente 5.391.199 mencionada anteriormente. Según se describe en la Patente, se determinan las coordenadas traslacionales tridimensionales del elemento de una sola
bobina.

También alternativamente, los sensores 28 y 30 pueden comprender otros tipos y combinaciones de de sensores de posición, conocidos en la técnica. Es suficiente, por ejemplo, que el elemento 28 sea tal que permita la determinación de coordenadas tridimensionales de traslación y de coordenadas bidimensionales angulares de elevación angular y azimut respecto del mismo, mientras que para el elemento 30 se determinen las coordenadas tridimensionales. Si el curvado del catéter 20 está limitado a un plano, según se muestra en la Figura 2A y se describe a continuación, es suficiente determinar las coordenadas bidimensionales del elemento 30.

El catéter 20 incluye preferiblemente un miembro 38 longitudinal elástico, por ejemplo un elemento de muelle helicoidal, que está fijo dentro del catéter a lo largo del eje longitudinal del mismo. Preferiblemente, existe una distancia suficiente entre las partes metálicas del miembro 38 y los sensores 28 y 30 de manera que las partes metálicas no distorsionen apreciablemente los campos magnéticos en los sensores. Dicha distorsión puede ser producida, por ejemplo, por corrientes parásitas inducidas en las partes metálicas o por la curvatura de las líneas del campo magnético debido a materiales ferromagnéticos. Debido al miembro 38, el catéter 20 tiene una elasticidad generalmente constante al menos en una parte 40 de su longitud que se extiende preferiblemente al menos desde el elemento 30, o desde otro punto proximal a este, hasta el extremo 22 distal o al menos hasta el elemento 28. Preferiblemente, la parte 40 del catéter 20 es suficientemente corta, generalmente inferior a aproximadamente 9 cm de largo, de manera que se inserta completamente en una cámara del corazón con no más de un solo curvado en la parte. Como consecuencia, cuando se curva la parte 40, con lo cual el elemento 30 se desplaza traslacionalmente y gira en su orientación un ángulo conocido con respecto al elemento 28, la parte 40 adoptará una forma arqueada o helicoidal que tiene un radio de curvatura conocido, determinado por el ángulo conocido.

La Figura 2A ilustra, por ejemplo, un caso en el cual la parte 40 del catéter 20 está curvada en un plano, que podemos suponer que es el plano de la página sin pérdida de generalidad. Se supone que la longitud de la parte 40 es L, según se muestra. Los respectivos primero y segundo ejes de coordenadas locales 50 (x_{0}, y_{0}, z_{0}) y 52 (x_{1}, y_{1}, z_{1})están definidos en las posiciones del primero y segundo elementos 28 y 30, donde el eje local z se toma en todo caso alineado con el eje longitudinal del catéter 20, generalmente paralelo al miembro 38.

Las coordenadas de posición en seis dimensiones del primer elemento 28 se determinan y se utilizan para definir la posición traslacional del elemento y de los primeros ejes 50 de coordenadas locales. Las coordenadas de orientación del segundo elemento 30 definen segundos ejes 52 locales que, junto con los ejes 50, determinan un ángulo \theta de curvado, según se muestra. De este modo se define un arco que tiene un radio de curvatura dado por R=L/\theta, y un centro 54 de curvatura en una posición y=R definida con respecto a los ejes 50 o 52 de coordenadas. La elasticidad del miembro 38 asegura que la parte 40 siga generalmente este arco, de manera que la posición de cualquier punto dentro de la parte 40 del catéter 20 puede ser determinada convenientemente.

La Figura 2B ilustra esquemáticamente el caso más general, en el cual el catéter 20 es libre de retorcerse en tres dimensiones. En el caso aquí mostrado, la parte 40 del catéter 20 se ha retorcido alrededor de su eje longitudinal aproximadamente 180º, de manera que los ejes x_{1} e y_{1} de los segundos ejes 52 locales están orientados en respectivas direcciones generalmente opuestas a los ejes x_{0} e y_{0} de los ejes 50 locales. La elasticidad del miembro 38 hace que la parte 40 adopte una forma generalmente helicoidal a la derecha, dentro de los límites de un cilindro 54 que tiene un diámetro R_{c} y una longitud d, como se muestra en la figura. La longitud d está definida por el desplazamiento traslacional del elemento 30 con respecto al elemento 28, pero la determinación de R_{c} requiere generalmente resolver una ecuación integral. Preferiblemente, las soluciones a la ecuación se almacenan en forma de tabla de consulta, preferiblemente dentro de la circuitería 36 de tratamiento de señales, como es sabido en la técnica. Seguidamente, R_{c} y d determinan el paso de la forma helicoidal, de manera que la posición de cualquier punto dentro de la parte 40 del catéter 20 puede ser determinada de nuevo convenientemente.

Preferiblemente, no se permitirá que la parte 40 del catéter 20 se retuerza más de 180º, ya sea en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario, de manera que las coordenadas rotacionales relativas de los elementos 28 y 30 serán inequívocas. No obstante, en caso necesario, el retorcimiento de la parte 40 puede ser monitorizado continuamente, analizando las señales recibidas de los elementos a medida que el catéter 20 se inserta y se manipula dentro del cuerpo, de manera que las rotaciones superiores a 180º serán detectadas. Seguidamente, estos ángulos de retorcimiento mayores se utilizan convenientemente en la determinación de Rc, según se describió anteriormen-
te.

En el aparato descrito anteriormente, se ha supuesto que la parte 40 del catéter 20 tiene libertad para moverse dentro de una cavidad corporal, y que la forma y configuración de la parte 40 están determinadas sustancialmente por su propia elasticidad. El curvado de la parte 40 se produce mediante una combinación de fuerza axial de compresión ejercida generalmente desde el extremo 24 proximal del catéter 20 por un usuario, tal como un médico, y de una fuerza de desviación lateral ejercida sobre el extremo 22 distal por el tejido corporal con el que está en contacto dicho extremo distal.

La Figura 3 ilustra esquemáticamente un catéter 20 se curva de manera controlable, no necesariamente en forma arqueada o helicoidal, por medio de un mecanismo 56 de gobierno. Preferiblemente, el mecanismo 56 comprende un elemento de desvío controlado electrónica o mecánicamente, que funciona bajo el control de la consola 26, según se describe en la solicitud de patente PCT Nº PCT/IL97/00159 mencionada anteriormente. Alternativamente, el mecanismo 56 puede comprender cualquier dispositivo de gobierno o de desvío adecuado, conocido en la técnica. El catéter 20 es suficientemente rígido, excepto en la cercanía inmediata al mecanismo 56, para que se curve solamente en la cercanía inmediata al mecanismo. Las coordenadas de posición de los elementos 28 y 30 son utilizadas para medir el ángulo de desvío \theta, por lo cual puede determinarse la situación de cualquier punto a lo largo de la parte 40 del catéter 20. Preferiblemente, el ángulo de desvío medido se utiliza también para proporcionar una realimentación para el control en bucle cerrado del mecanismo 56.

La Figura 4 ilustra esquemáticamente una realización de la presente invención, similar a las de los catéteres descritos anteriormente excepto que en lugar del segundo elemento 30 sensor de posición, el catéter 20 mostrado aquí incluye un sensor 80 de curvado, sensible al ángulo de curvatura del catéter. El sensor 80 de curvado comprende tres elementos 82, 84 y 86 piezoeléctricos, como se muestra en la figura. Los elementos piezoeléctricos se acoplan mecánicamente al miembro 38 resiliente, de manera que cuando el miembro 38 se curva, según se describió anteriormente, la fuerza de curvado es transmitida a y actúa sobre los elementos. Según es sabido en la técnica, los cristales piezoeléctricos generan señales de voltaje que son generalmente proporcionales a la fuerza de curvado, siendo transmitidas dichas señales por los cables 34 a la circuitería 36 de tratamiento de señales de la consola 26.

Cada uno de los elementos 82, 84 y 86 incluye un cristal piezoeléctrico con un eje alineado ortogonalmente con los ejes de los otros dos elementos, de manera que cada cristal genera señales en respuesta al curvado del catéter 20 alrededor de un eje diferente. De esta manera, según se muestra en la Figura 4, el elemento 82 genera señales en respuesta al retorcimiento del catéter 20 alrededor de su eje longitudinal, y los elementos 84 y 86 generan señales en respuesta al curvado a la izquierda y a la derecha y hacia arriba y hacia abajo, respectivamente.

Debido a la elasticidad generalmente constante del miembro 38, las señales generadas por los elementos 82, 84 y 86 pueden ser utilizadas para calcular los ángulos de curvado y de retorcimiento de la parte 40 del catéter 20. Estos ángulos se toman junto con las coordenadas de traslación y orientación determinadas con respecto al elemento 28 sensor de posición para determinar las posiciones de la pluralidad de puntos de interés situados a lo largo de la longitud del catéter 20.

También se puede utilizar otros tipos de sensores de curvado, por ejemplo, extensímetros. Dichos extensímetros tienen una resistencia eléctrica que varía en función de la tracción mecánica aplicada a los mismos, como es sabido en la técnica. Alternativamente, se puede utilizar sensores de fibra óptica, según es sabido en la técnica, para determinar el ángulo de curvado del catéter 20 midiendo la pérdida y el retrorreflejo de la luz transportada a través de una fibra óptica integrada en el catéter.

Se pueden situar sensores de curvado adicionales a lo largo de la longitud del catéter 20, de manera que se pueden detectar curvados múltiples o curvados de radio de curvatura no constante.

En términos más generales, aunque las realizaciones preferentes de la presente invención han sido descritas anteriormente con referencia a uno o dos elementos 28 y 30 sensores de posición y un solo sensor 80 de curvado, se apreciará que en algunas aplicaciones el catéter 20 puede comprender preferiblemente un número superior de sensores de posición y/o de sensores de curvado. Dichos sensores adicionales pueden ser particularmente útiles cuando sea preciso rastrear una parte de la longitud del catéter en el interior de un pasadizo tortuoso, o cuando el catéter tenga que apoyarse contra y sea deseable que se adapte a una superficie tortuosa dentro de una cavidad corporal. Preferiblemente, sin embargo, el número de dichos sensores se mantiene al mínimo necesario para alcanzar la precisión deseada en la determinación de puntos a lo largo de la longitud del catéter.

Aunque por simplicidad de la ilustración, el catéter 20 ha sido mostrado y descrito anteriormente como compuesto solamente por los sensores y otros elementos necesarios para el funcionamiento de la presente invención, en las realizaciones preferentes de la presente invención el catéter incluye preferiblemente otros dispositivos de detección y/o terapéuticos, según es sabido en la técnica. Los principios de la presente invención pueden ser pues aplicados, por ejemplo, para cartografiar la actividad fisiológica o para aplicar un tratamiento terapéutico local en el interior de una cavidad corporal, tal como una cámara del corazón, con mayor facilidad y precisión que los procedimientos y dispositivos conocidos en la técnica.

Se apreciará que los principios de la presente invención pueden ser aplicados también a otras sondas médicas flexibles, tales como endoscopios.

Se apreciará además que las realizaciones preferentes descritas anteriormente se citan a título de ejemplo, y que el alcance total de la invención está limitado solamente por las reivindicaciones.

Claims

1. Aparato de sonda invasivo para uso con un campo magnético aplicado externamente, comprendiendo la sonda:

: una sonda (20) alargada y flexible que tiene una parte distal contigua a un extremo (22) distal de la misma, para su inserción en el cuerpo de un sujeto, adoptando dicha parte una forma curvada predeterminada cuando se aplica una fuerza a la misma;

: un primer sensor (28) fijo a la parte distal de la sonda (20) en una posición conocida respecto del extremo (22) distal, generando dicho sensor en uso señales, siendo el primer sensor (28) un sensor sensible a un campo magnético como primer elemento sensor de posición para la generación de una primera señal que permite la determinación de las coordenadas de posición y de orientación del primer elemento sensor de posición, definiendo dicha primera señal una señal de coordenadas de posición y de orientación; y

: circuitería (36) de tratamiento de señales, adaptada para recibir la señal de coordenadas de posición y de orientación y para tratarla y hallar las coordenadas de posición y de orientación de al menos el primer sensor (28).

en el que la sonda (20) comprende un miembro longitudinal resiliente;

caracterizado porque:

: la sonda (20) comprende además un segundo sensor (80) fijo a la parte distal de la sonda (20) en una posición conocida respecto del extremo (22) distal, generando también el segundo sensor (80) en uso señales, siendo el segundo sensor (80) un elemento de detección de curvados sensible a la fuerza para la generación de una segunda señal en respuesta a una fuerza ejercida al curvar la sonda (20), definiendo dicha segunda señal una señal de curvado;

: estando también la circuitería (36) de tratamiento de señales adaptada para recibir la señal de curvado y tratarla con las coordenadas de posición y de orientación del primer sensor para determinar las localizaciones de una pluralidad de puntos a lo largo de la longitud de la parte distal de la sonda (20); y

en el que el elemento (80) de detección de curvados comprende tres cristales (82, 84, 86) piezoeléctricos, teniendo cada cristal (82, 84, 86) un eje, en el que los ejes son ortogonales entre sí.

2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el primer sensor (28) comprende tres bobinas, que generan señales en respuesta al campo magnético aplicado externamente.

3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la sonda (20) tiene una elasticidad generalmente constante a lo largo de la longitud de la parte distal de la misma.

4. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el elemento (30) de detección de curvados genera señales en respuesta a una dirección de curvado de la sonda (20).

5. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la sonda comprende también un sensor de fibra óptica como elemento de detección de curvados adicional.

6. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la sonda comprende también un sensor de deformación como elemento de detección de curvados adicional.

7. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la sonda (20) comprende un dispositivo de desvío dentro de la parte distal de la misma.

8. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la circuitería (36) de tratamiento de señales determina un radio de curvatura de la sonda (20).

9. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la circuitería (36) de tratamiento de señales determina un radio y un paso de una forma helicoidal descrita por la sonda (20).